CN102324461B - 一种径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器，由层叠式压电陶瓷体和电极组成，层叠式压电陶瓷体包含至少三层奇数层数的薄圆片径向振动模式压电陶瓷层，其侧表面覆有四个相分离的侧电极，第一和第二侧电极被覆在输入上电极圆弧范围的侧表面内，第三和第四侧电极被覆在输出上电极圆弧范围的侧表面内；第一侧电极连接奇数层输入内电极和输入上电极；第二侧电极连接偶数层输入内电极和输入下电极；第三侧电极连接奇数层输出内电极和输出上电极；第四侧电极连接偶数层输出内电极和输出下电极，本发明具有：机械性能稳定、传输功率和转换效率高、隔离效果好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种压电陶瓷变压器，具体是涉及一种径向振动模式独石圆片型压电陶瓷变压器；本发明还涉及上述压电陶瓷变压器的制备方法。
背景技术
自从20世纪八十年代以来，压电陶瓷变压器的研究与应用取得了很大的突破，其相对于电磁变压器具有高升压、高能量密度和片型化的小尺寸等优势。压电变压器是一种从材料结构到工作原理都不同于传统概念的变压器，它是用压电材料经高温烧结、高压极化等一系列工艺制备而成的，具有片型化体积小、重量轻、不会击穿、不怕短路、升压比高等显著特点，用压电变压器制作的小型电源不仅克服了传统变压器工作在高压状态下所存在的问题，而且能很好地适应电子设备小型、轻型化、薄型化的需要。
目前的压电陶瓷变压器多为单层结构，而压电陶瓷是一种脆性材料，因而单层结构的变压器首先不能做得太薄，太薄则容易断裂，为了保证单层结构的变压器的机械强度，则要有一定的厚度支撑，又因为单层变压器的厚度决定了变压器的驱动电压，从而限制了变压器的驱动电压，不能使其工作在最佳的状态。因而单层变压器在使用时，不能发挥其优异的性能以及不利于其往小体积方向的发展。
同时，为解决上述问题，现有的多层复合的压电陶瓷变压器，主要是将多个压电陶瓷薄单片用胶水或其他粘接材料粘接在一起，使其单片做得更薄以及保证其机械强度。但该类变压器的缺陷是，一旦使用了其它材料与压电陶瓷连接一起，都会使压电陶瓷在工作过程中产生的机械振动受到限制或者机械振动在传递过程中受到有机材料的作用衰减。同时，粘在一起的多层变压器的结构稳定性也不能得到保证，胶体容易在使用过程受振动掉落或提前老化，进而造成变压器的分层报废。这样也不能发挥压电陶瓷变压器的最大性能。
另外，目前的压电变压器基本是无隔离的三端自耦变压器，即变压器的输入与输出电压共地，如Rosen型压电变压器，具有没有输入与输出端的电压隔离功能，在工作环境较为复杂的工业测试系统、医疗电子设备、电力设备等许多信号传输系统中的传输过程中很不安全，不适用于信号隔离的领域等不足。同时，目前的压电陶瓷变压器基本没有反馈电极设置，在自激电路中需要采样信号进行信号跟踪调整。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机械性能稳定、传输功率和转换效率高、隔离效果好的径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器。
本发明的另一目的在于提供所述径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器的制备方法。
为达到本发明的第一个目的，本发明通过以下的技术措施来实现：一种径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器，包括层叠式压电陶瓷体，最顶层上端面覆有输入上电极和输出上电极，最底层下端面覆有输入下电极和输出下电极，其特征在于：所述层叠式压电陶瓷体包含至少三层奇数层数的等厚度薄圆片径向振动模式压电陶瓷层；每相邻两层之间被覆有输入内电极和输出内电极；所述层叠式压电陶瓷体的侧表面还覆有四个相分离的侧电极，第一和第二侧电极被覆在输入上电极圆弧范围的侧表面内，第三和第四侧电极被覆在输出上电极圆弧范围的侧表面内；各位于偶数层的输入内电极和输入下电极与所述第一侧电极之间设有偶数层输入隔离岛，第一侧电极导通连接输入上电极和各位于奇数层的输入内电极；各位于奇数层的输入内电极和输入上电极与所述第二侧电极之间设有奇数层输入隔离岛，第二侧电极导通连接输入下电极和各位于偶数层的输入内电极；各位于偶数层的输出内电极和输出下电极与所述第三侧电极之间设有偶数层输出隔离岛，第三侧电极导通连接输出上电极和各位于奇数层的输出内电极；各位于奇数层的输出内电极和输出上电极与所述第四侧电极之间设有奇数层输出隔离岛，第四侧电极导通连接输出下电极和各位于偶数层输出内电极；所述输入上电极和输入下电极引出独石圆片型压电陶瓷变压器的原边，所述输出上电极和输出下电极引出独石圆片型压电陶瓷变压器的副边。
为使径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器的输入电压和输出电压相隔离，每层输入内电极和输出内电极之间、输入上电极和输出上电极之间、输入下电极和输出下电极之间还设有贯穿圆周的原副边隔离带，所述每层原副边隔离带的位置相重合。
为了提供一个与驱动频率(即输入电压频率)同步的信号，以实现自激式的驱动电路，任一输入内电极或输入上电极或输入下电极通过反馈隔离带隔离出一个反馈电极，该反馈电极与所述个各个侧电极隔离，反馈电极引出独石圆片型压电陶瓷变压器的反馈端。
为了提高隔离程度，反馈隔离带上，各原副边隔离带上，各偶数层输入隔离岛、各奇数层输入隔离岛、各偶数层输出隔离岛、各奇数层输出隔离岛和四个侧电极之间均被覆有绝缘材料。
为了使变压器的结构更紧凑以及反馈频率及相位更接近输入端，各原副边隔离带为宽度沿压电陶瓷体的圆周直径向两边延伸的带状隔离带；所述四个侧电极以中心对称方式分布在原副边隔离带两侧；所述各偶数层输入隔离带、各偶数层输出隔离带、各奇数层输入隔离带和各奇数层输出隔离带均为带状隔离带且与所在层的原副边隔离带相连。
为达到本发明的第二个目的，本发明通过以下的技术措施来实现：一种径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器的制备方法，包括以下步骤：
叠印成型：
(1)在一块方块压电陶瓷坯料上端面刷涂或覆盖上一层具有由通过直径的带状及其两端引出的弧形组成的类”S”形隔离带的圆形电极，然后在类”S”形隔离带上填充陶瓷泥料；
(2)在步骤(1)所述方块坯料上端面覆盖上另一方块坯料，在另一方块坯料上端面刷涂或覆盖上一层与步骤(1)所述电极以隔离带所在直径为轴相对称的电极，然后在隔离带上填充陶瓷泥料，最后接着覆盖下一方块坯料；
(3)依次重复步骤(1)和步骤(2)，直到达到所需层数的方块坯料为止；
(4)将叠印好的方块坯料通过相应的切割模具加工出以圆形电极为边界的圆片胚体；
烧结：将圆片胚体高温烧结、整形成瓷体，将其外圆打磨平整一致；
外电极制作：在瓷体的侧表面覆盖四个条形电极，它们的位置对应每层圆形电极隔离带中弧形部分所在位置；在瓷体的上端面和下端面分别按步骤(1)刷涂或覆盖上电极；最后将覆盖好电极的瓷体进行电极烧银；
极化：将经过烧银的瓷体置于极化箱内进行高压极化。
为提高变压器的隔离程度，还包括以下步骤：
包封：对已极化的瓷体中未被覆电极的隔离带和瓷体侧表面被覆或渗渍一层绝缘材料。
为了简化工艺，高压极化为沿厚度方向的极化。
高压极化为极化温度在300-400℃，极化场强在500-1000V/mm的极化。
高温烧结为温度在950-1100℃之间，保温时间在2-6小时之间的烧结；所述烧银为温度在680-880℃之间的烧银。
相对于现有技术，本发明具有以下特点：
1.因变压器采用独石结构，而变压器的最佳驱动电压部分取决于其单层厚度，可以避免单层薄片容易断裂的缺陷，将每一层陶瓷体做到现有工艺所能达到的最薄程度，又因变压器采用径向振动模式，每一层陶瓷体均不产生厚度方向的振动所引起的扭曲振动，提高了压电陶瓷变压器各层电极和外部导线的连接可靠性，所以变压器具有机械性能稳定的特点。
2.变压器的驱动电压与单层厚度有关，驱动电压越小，需要的单层压电陶瓷体得厚度越小，因本发明每层压电陶瓷体的厚度可以做到很薄，可以对应更小的驱动电压选择一个合适的单层厚度，使压电陶瓷体工作在最佳的谐振状态，所以变压器具有传输功率和转换效率高的特点。
3.因变压器采用隔离带使输入与输出电压相隔离，在中小功率的传输领域中可以达到良好的电压转换及隔离效果，确保操作人员工作安全和高压现场的正常运行。
4.因变压器的制备方法中，变压器沿厚度方向极化，只需在上电极和下电极之间加一个方向的电压就可以完成整个变压器的多层极化，所以变压器的制备方法具有方法简单，容易实现规模生产的特点。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明优选实施例的示意图，其中图中阴影部分表示电极；
图2为本发明优选实施例所述偶数层圆片形压电陶瓷胚体的振动模型；
图3为本发明优选实施例所述奇数层输入内电极和输出内电极的以及输入下电极和输出下电极形状示意图；
图4为本发明优选实施例所述偶数层输入内电极和输出内电极的形状示意图；
图5为本发明优选实施例所述输入上电极、输出上电极和反馈电极的形状示意图；
图6为本发明优选实施例所述多层结构的放大拆分示意图；
图7为本发明优选实施例所述压电陶瓷体被覆内电极后的侧视图，其中阴影部分表示电极；
图8为本发明优选实施例所述侧电极的位置示意图；
图9为本发明优选实施例A-A截面的位置图；
图10为图9的A-A截面的结构示意图，其中粗线表示电极；
图11为为本发明优选实施例二所述径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器的频率扫描图；
图12为为一种针对本发明所述径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器的测试电路；
图13为通过图12所示电路对优选实施例所述径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器进行测试的测试结果；
图14为各压电陶瓷层的电连接原理示意图；
图15为各压电陶瓷层的等效电连接原理示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器，其压电陶瓷体2包含至少三层奇数层压电陶瓷薄圆片层叠而成，每个压电陶瓷层均选用径向振动模式且等厚度薄圆片形状；其最顶层上端面被覆有输入上电极a和输出上电极b，最底层下端面被覆有输入下电极和输出下电极。每相邻两层压电陶瓷层之间被覆有输入内电极和输出内电极，被覆于奇数层压电陶瓷层上端面和偶数层压电陶瓷层下端面之间的内电极为奇数层输入内电极c和奇数层输出内电极d；被覆于偶数层压电陶瓷层上端面和奇数层压电陶瓷层下端面之间的内电极为偶数层输入内电极e和偶数层输出内电极f。压电陶瓷体侧表面被覆有四个与层叠式压电陶瓷体等高的侧电极。
每一层压电陶瓷层可分为三个部分：有输入电极被覆在其端面的输入部分、有输出电极被覆在其端面的输出部分和无电极被覆在其端面的隔离部分。通过第一侧电极g电导通连接奇数层输入内电极和输入上电极、第二侧电极h电导通连接偶数层输入内电极和输入下电极、第三侧电极i电导通连接奇数层输出内电极和输出上电极、第四侧电极j电导通连接偶数层输出内电极f和输出下电极(见图14)，这样，使得每层压电陶瓷层的输入部分电连接且相并联，每层压电陶瓷层的输出部分电连接且相并联(见图15)。
输入上电极和输入下电极引出独石圆片型压电陶瓷变压器的原边，输出上电极和输出下电极引出独石圆片型压电陶瓷变压器的副边。输入电压Vin通过第一侧电极g、第二侧电极h和输入部分的电极以并联的方式输入到每一层压电陶瓷层的输入部分，每一层压电陶瓷层分别对输入电压进行变压后在各层压电陶瓷层的输出部分输出，各层的输出电压通过第三侧电极i、第四侧电极j和输出部分的上电极、内电极、下电极并联后输出一个确定的电压即为变压器的输出电压Vout，其大小等于各层输出电压中的最小值；其中反馈电极K引出独石圆片型压电陶瓷变压器的反馈端Vf。
如图2所示，偶数层压电陶瓷层均采用径向扩张振动模式，即压电陶瓷层的直径和厚度之比Φ/t≥10，各层压电陶瓷层沿厚度方向极化，图中偶数层的压电陶瓷层沿厚度方向向上极化，它们的振动方向均从圆心往四周扩张伸缩振动。另外奇数层的压电陶瓷层也采用径向扩张振动模式，但沿厚度方向向下极化(图未显示)。根据薄圆片型压电振子的振动模式规则，此时圆片的振动方向从圆心往四周扩张伸缩振动，圆片中心为节点，应力T最大，圆周边缘为形变最大处，这样径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器的各层压电陶瓷层均不产生厚度方向的振动所引起的扭曲振动，提高了压电陶瓷变压器各层电极和外部导线的连接可靠性。
如图3所示，为奇数层压电陶瓷层的上端面与偶数层压电陶瓷层的下端面之间电极被覆方式：电极均匀被覆在圆片端面上，位于圆片的直径上的带状原副边隔离带1将电极分隔为左侧的奇数层输入内电极c和右侧的奇数层输出内电极d，原副边隔离带上端沿圆周边缘向右延伸出奇数层输出隔离岛4，原副边隔离带1下端沿圆周边缘向左延伸出奇数层输入隔离岛3。
如图4所示，为偶数层压电陶瓷层的上端面与奇数层压电陶瓷层的下端面之间的电极被覆方式：电极均匀被覆在圆片端面上，位于圆片的直径上的带状原副边隔离带将电极分隔为左侧的偶数层输入内电极e和右侧的偶数层输出内电极f，原副边隔离带上端沿圆周边缘向左延伸出偶数层输入隔离岛5，原副边隔离带下端沿圆周边缘向右延伸出偶数层输出隔离岛6。
如图5所示，为最顶层压电陶瓷层的上端面电极被覆方式：电极均匀被覆在圆片端面上，圆片的直径上设有带状原副边隔离带1，圆片半径上设有垂直原副边隔离带的反馈隔离带7，原副边隔离带1和反馈隔离带7将电极分隔为左侧上部分的输入上电极a、左侧下部分的反馈电极k和右侧的输出上电极b，原副边隔离带1上端沿圆周边缘向右延伸出奇数层输出隔离岛4，原副边隔离带下端沿圆周边缘向左延伸出奇数层输入隔离岛3。
如图6所示，各层压电陶瓷层相重叠放大拆开示意图，总共有2n+1层；最顶层压电陶瓷层的上端面以图5所示被覆方式被覆电极，奇数层压电陶瓷层的上端面与偶数层压电陶瓷层的下端面之间以图3所示被覆方式被覆电极，偶数层压电陶瓷层的上端面与奇数层压电陶瓷层的下端面之间以图4所示被覆方式被覆电极，每层原副边隔离带1的位置相重合。另外，最底层压电陶瓷层的下端面也以图3所示被覆方式被覆电极，其中奇数层输入内电极c即为变压器的输入下电极，奇数层输出内电极d即为变压器的输出下电极。
如图7所示，为各层压电陶瓷层被覆输入内电极和输出内电极后的侧视图，每层原副边隔离带1的位置在垂直方向上相重合。
如图8所示，层叠式压电陶瓷体的侧表面被覆有四个与层叠式压电陶瓷体等高的侧电极，第一侧电极g被覆在各层偶数层输入隔离岛的弧形边缘范围的侧表面内，第二侧电极h被覆在各层奇数层输入隔离岛的弧形边缘范围的侧表面内，第三侧电极i被覆在各层偶数层输出隔离岛的弧形边缘范围的侧表面内，第四侧电极j被覆在各层奇数层输出隔离岛的弧形边缘范围的侧表面内，为使得压电陶瓷变压器的结构更加的紧密、规则、便于加工，四个侧电极可以是以中心对称方式分布的。
图10示出了层数为五层时，压电陶瓷变压器的A-A截面(A-A截面位置如图9所示)的电极分布结构。图中显示压电陶瓷变压器中设有反馈隔离带7；位于第二层压电陶瓷层上端面和第三层压电陶瓷层下端面之间、位于第四层压电陶瓷层上端面和第五层压电陶瓷层下端面之间设有偶数层输入隔离岛5、位于第一层(即最底层)压电陶瓷层下端面设有输入隔离岛。通过上述这些隔离岛的隔离作用，第一侧电极g电导通连接输入上电极a、被覆于第一层压电陶瓷层上端面和第二层压电陶瓷层下端面之间的奇数层输入内电极c以及被覆于第三层压电陶瓷层上端面和第四层压电陶瓷层下端面之间的奇数层输入内电极c。另外，位于第五层压电陶瓷层上端面、位于第一层压电陶瓷层上端面和第二层压电陶瓷层下端面之间、位于第三层压电陶瓷层上端面和第四层压电陶瓷层下端面之间设有奇数层输入隔离岛3，通过这些奇数层输入隔离岛3隔离作用，第二侧电极h电导通连接输入下电极m、被覆于第二层上端面和第三层压电陶瓷层下端面之间的偶数层输入内电极e以及被覆于第四层压电陶瓷层上端面和第五层压电陶瓷层下端面之间的偶数层输入内电极e。
另外，反馈隔离带上，各原副边隔离带上，各偶数层输入隔离岛、各奇数层输入隔离岛、各偶数层输出隔离岛、各奇数层输出隔离岛和四个侧电极之间均被覆有绝缘材料层(图中未示出)。
上述一种径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器可以通过以下制备方法，包括以下步骤：
粉体加工：按压电陶瓷常规制备方法制备陶瓷粉体；
轧膜片：根据不同的需要，通过双辊轧膜机将陶瓷粉体与粘接剂混合成的陶瓷泥料轧成不同厚度的薄片坯料，然后将薄片坯料切割成大小一致的方块坯料并送到移印设备上进行叠印；
叠印成型：
(1)在一块方块压电陶瓷坯料上端面刷涂或覆盖上一层具有由通过直径的带状及其两端引出的弧形组成的类”S”形隔离带的圆形电极，然后在类”S”形隔离带上填充陶瓷泥料；
(2)在步骤(1)所述方块坯料上端面覆盖上另一方块坯料，在另一方块坯料上端面刷涂或覆盖上一层与步骤(1)所述电极以隔离带所在直径为轴相对称的电极，然后在隔离带上填充陶瓷泥料，最后接着覆盖下一方块坯料；
(3)依次重复步骤(1)和步骤(2)，直到达到所需层数的方块坯料为止；
(4)将叠印好的方块坯料通过相应的切割模具加工出以圆形电极为边界的圆片胚体；
烧结：将圆片胚体高温烧结、整形成瓷体，将其外圆打磨平整一致；高温烧结为温度在950-1100℃之间，保温时间在2-6小时之间；
外电极制作：在瓷体的侧表面覆盖四个条形电极，它们的位置对应每层圆形电极隔离带中弧形部分所在位置；在瓷体的上端面和下端面分别按步骤(1)刷涂或覆盖上电极；最后将覆盖好电极的瓷体进行电极烧银；烧银温度在680-880℃之间；
极化：将经过烧银的瓷体置于极化箱内进行高压极化；为了简化工艺，高压极化可沿厚度方向的极化；高压极化为极化温度在300-400℃，极化场强在500-1000V/mm。
包封：对已极化的瓷体中未被覆电极的隔离带和瓷体侧表面被覆或渗渍一层绝缘材料。
选取上述方法制作的本发明径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器，参数为：每层压电陶瓷层厚度为0.18mm，层数为5层，原副边隔离带宽度为1.0mm，成型后的压电陶瓷变压器直径大小为8.3mm，厚度为0.75mm。
如图11所示，为上述径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器的频率扫描图，从图11可以看出，其谐振频率在282kHz附近，此时对应的阻抗在2-3Ω之间。
如图12所示，为一种针对本发明所述径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器的测试电路；信号发生器输出的信号通过功率放大器输入径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器的原边，经过径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器PT进行变压后从径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器PT的副边输出到负载RL，变压器PT的原边接有电压表可读出其实时电压Vin，变压器PT的副边接有电压表可读出其实时电压Vout。
通过图12所示电路对上述径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器进行测试，其中负载RL为纯阻性，大小为27Ω，可以得出如图13所示的测试结果，由图中可知，在8V原边输入电压下，变压器的副边输出电压为7.2V，并且通过其他测试仪器可以得知：此时变压器的长时间工作温升不足20℃，该变压器的最大输出功率在2.0W以上(以温升25℃为参考)，最大转换效率达到96％，包封后的隔离电压5000V以上。
以上仅为本发明的优选实施方式，还可以做出若干改进和润饰，具体如下：
一，本发明所述每层的薄圆片压电陶瓷层采用径向振动模式，除优选实施例一所述方式外，它们的极化方向只需满足薄圆片压电体径向振动模式的条件即可，即极化方向与薄圆片厚度方向平行。
二，本发明所述的四个侧电极应相分离，第一和第二侧电极被覆在输入上电极圆弧范围的侧表面内，第三和第四侧电极被覆在输出上电极圆弧范围的侧表面内，除优选实施例一所述方式外，它们还可以是相互平行并与圆片垂线成一夹角或是任意满足上述条件的，并且每层的隔离岛紧随侧电极而变化位置，以保证第一侧电极只连接奇数层输入内电极和输入上电极，第二侧电极只连接偶数层输入内电极和输入下电极，第三侧电极只连接奇数层输出内电极和输出上电极，第四侧电极只连接偶数层输出内电极和输出下电极。
三，各层原副边隔离带的位置可以同时从圆片直径位置向两侧移动，使得压电陶瓷体的输入电极面积较大或输出电极面积较大，则变压器获得较强的驱动能力或输出能力。原副边隔离带的位置设定，需通过对比测试分析，选择一个合适的输入输出电极的比例，使其同时得到最高的转换效率和最大传输功率。
四，反馈电极可以通过任一输入内电极或输入上电极或输入下电极通过反馈隔离带隔离出来，且与所述个各个侧电极隔离，反馈电极引出独石圆片型压电陶瓷变压器的反馈端；另外，在变压器无需自激式驱动的情况下，也可以不设置反馈电极。
五，在隔离度要求不高的情况下，反馈隔离带上，各原副边隔离带上，各偶数层输入隔离岛、各奇数层输入隔离岛、各偶数层输出隔离岛、各奇数层输出隔离岛和四个侧电极之间可以不被覆绝缘材料。
因此，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器，包括层叠式压电陶瓷体，最顶层上端面覆有输入上电极和输出上电极，最底层下端面覆有输入下电极和输出下电极，其特征在于：
所述层叠式压电陶瓷体包含至少三层奇数层数的薄圆片径向振动模式压电陶瓷层；每相邻两层之间被覆有输入内电极和输出内电极；
所述层叠式压电陶瓷体的侧表面还覆有四个相分离的侧电极，第一和第二侧电极被覆在输入上电极圆弧范围的侧表面内，第三和第四侧电极被覆在输出上电极圆弧范围的侧表面内；
所述输入下电极和各位于偶数层的输入内电极与所述第一侧电极之间设有偶数层输入隔离岛，第一侧电极导通连接输入上电极和各位于奇数层的输入内电极；
所述输入上电极和各位于奇数层的输入内电极与所述第二侧电极之间设有奇数层输入隔离岛，第二侧电极导通连接输入下电极和各位于偶数层的输入内电极；
所述输出下电极和各位于偶数层的输出内电极与所述第三侧电极之间设有偶数层输出隔离岛，第三侧电极导通连接输出上电极和各位于奇数层的输出内电极；
所述输出上电极各位于奇数层的输出内电极与所述第四侧电极之间设有奇数层输出隔离岛，第四侧电极导通连接输出下电极和各位于偶数层输出内电极；
所述输入上电极和输入下电极引出独石圆片型压电陶瓷变压器的原边，所述输出上电极和输出下电极引出独石圆片型压电陶瓷变压器的副边。
2.根据权利要求1所述径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器，其特征在于：所述每层输入内电极和输出内电极之间、输入上电极和输出上电极之间、输入下电极和输出下电极之间还设有贯穿圆周的原副边隔离带，所述每层原副边隔离带的位置相重合。
3.根据权利要求2所述径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器，其特征在于：所述任一输入内电极或输入上电极或输入下电极通过反馈隔离带隔离出一个反馈电极，该反馈电极与所述个各个侧电极隔离，反馈电极引出独石圆片型压电陶瓷变压器的反馈端。
4.根据权利要求3所述径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器，其特征在于：所述反馈隔离带上，各原副边隔离带上，各偶数层输入隔离岛、各奇数层输入隔离岛、各偶数层输出隔离岛、各奇数层输出隔离岛和四个侧电极之间均被覆有绝缘材料。
5.根据权利要求4所述径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器，其特征在于：所述各原副边隔离带为宽度沿压电陶瓷体的圆周直径向两边延伸的带状隔离带；所述四个侧电极以中心对称方式分布在原副边隔离带两侧；所述各偶数层输入隔离岛、各偶数层输出隔离岛、各奇数层输入隔离岛和各奇数层输出隔离岛均与所在层的原副边隔离带相连。
6.根据权利要求1所述径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器，其特征在于：所述任一输入内电极或输入上电极或输入下电极通过反馈隔离带隔离出一个反馈电极，该反馈电极与所述个各个侧电极隔离，反馈电极引出独石圆片型压电陶瓷变压器的反馈端。
7.一种径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器的制备方法，包括以下步骤：
叠印成型：
(1)在一块方块压电陶瓷坯料上端面刷涂或覆盖上一层具有由通过直径的带状及其两端引出的弧形组成的类”S”形隔离带的圆形电极，然后在类”S”形隔离带上填充陶瓷泥料；
(2)在步骤(1)所述方块坯料上端面覆盖上另一方块坯料，在另一方块坯料上端面刷涂或覆盖上一层与步骤(1)所述电极以隔离带所在直径为轴相对称的电极，然后在隔离带上填充陶瓷泥料，最后接着覆盖下一方块坯料；
(3)依次重复步骤(1)和步骤(2)，直到达到所需层数的方块坯料为止；
(4)将叠印好的方块坯料通过相应的切割模具加工出以圆形电极为边界的圆片胚体；
烧结：将圆片胚体高温烧结、整形成瓷体，将其外圆打磨平整一致；
外电极制作：在瓷体的侧表面覆盖四个条形电极，它们的位置对应每层圆形电极隔离带中弧形部分所在位置；在瓷体的上端面和下端面分别按步骤(1)刷涂或覆盖上电极；最后将覆盖好电极的瓷体进行电极烧银；
极化：将经过烧银的瓷体置于极化箱内进行高压极化。
8.根据权利要求7所述径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器的制备方法，其特征在于：还包括以下步骤：
包封：对已极化的瓷体中未被覆电极的隔离带和瓷体侧表面被覆或渗渍一层绝缘材料。
9.根据权利要求8所述径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器的制备方法，其特征在于：所述高压极化为沿厚度方向的极化。
10.根据权利要求9所述径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器的制备方法，其特征在于：所述高压极化为极化温度在300-400℃，极化场强在500-1000V/mm的极化。
11.根据权利要求7所述径向扩张独石圆片型压电陶瓷变压器的制备方法，其特征在于：所述高温烧结为温度在950-1100℃之间，保温时间在2-6小时之间的烧结；所述烧银为温度在680-880℃之间的烧银。
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